El recubrimiento industrial de semillas y su conexión biotecnológica

Post realizado por Ricardo Gil

 

En las últimas décadas se ha venido desarrollando una amplia tecnología de recubrimiento de semillas acondicionándolas para la siembra y que complementa otras líneas de mejora de los cultivos. Pero, ¿en qué consiste el recubrimiento de las semillas? En principio, la idea es sencilla: facilitar la germinación de las semillas; y/o aportar aquello que ayude al desarrollo del embrión y al desarrollo de las futuras plántulas. Para facilitar la germinación se suele realizar un prehidratado de las mismas (en inglés la técnica se denomina, seed priming) y un posterior secado. De esta forma, en la semilla se inicia la activación de las rutas metabólicas propias que conducen a la germinación, pero sin que lleguen a germinar. Con esto se consigue un doble objetivo: por un lado, facilitar la germinación de las semillas; y, por otro, protegerlas frente a distintos estreses abióticos (sequía y salinidad, principalmente). Realmente, lo que se está consiguiendo con esta técnica es inducir un estrés en la planta al frenarse el proceso germinativo mediante el secado de las semillas prehidratadas. Este estrés permite a las semillas activar sistemas de protección celular como puedan ser la activación de sistemas antioxidantes, la síntesis de proteínas específicas que intervienen en la protección frente a la deshidratación y el ajuste osmótico, o la síntesis de hormonas. En la práctica, lo que se suele realizar es mezclar las semillas con soluciones osmóticas o añadiendo sales inorgánicas (por ejemplo, la sal común) a unas concentraciones que no llegan a ser tóxicas y que permiten a las semillas preacondicionarlas frente a estreses mayores (osmopriming) – se induce una especie de memoria de protección frente al estrés. No obstante, el recubrimiento de las semillas va más allá, y permite añadir a las semillas nutrientes que faciliten su desarrollo como puedan ser la adición de micronutrientes minerales, vitaminas, hormonas, aminoácidos, etc. (nutripriming). Otra variante puede ser, por ejemplo, hidratando sustratos orgánicos o inorgánicos (arena, turba, vermiculita o algodón) con soluciones osmóticas (solid-matrix priming). Además, en ocasiones, las semillas también se recubren con bacterias (por ejemplo, micorrizas) (biopriming).

 

 

Existen numerosos estudios que documentan el efecto beneficioso de estos pretratamientos de las semillas en la tolerancia a estrés abiótico de las plantas. Por citar algunos ejemplos de la aplicación de estas técnicas en cultivos extensivos, en maíz (seed priming y chemical priming con sulfato de cobre o zinc), en trigo (hydropriming, halopriming con sulfato de calcio, chemical priming con fosfato monopotásico, ‘priming’ con giberelinas o auxinas), en arroz, soja o alfalfa (hydropriming, osmopriming) se ha observado una mejora en la tolerancia a estrés hídrico y/o salino. En cultivos intensivos, como lechuga (chemical priming con fosfato monopotásico, biopriming) o tomate (osmopriming) también se ha observado una mejora en la tolerancia a la salinidad. Se han detectado asimismo, en algunos cultivos, efectos positivos del pretratamiento de las semillas sobre otros parámetros fisiológicos como, por ejemplo, protección frente al envejecimiento celular (girasol) o la baja germinación (cebolla o sorgo). También está documentado el efecto beneficioso del pretratamiento con micronutrientes (nutripriming) en el incremento del rendimiento de los cultivos como trigo, arroz y leguminosas forrajeras, aunque en muchos casos se desconocen sus efectos sobre la tolerancia de las plantas a estrés abiótico. Por otra parte, la efectividad de estos pretratamientos viene condicionada por múltiples factores adicionales, como la procedencia de las semillas, el tipo y dosis de micronutrientes aplicados, el proceso industrial utilizado, etc.

 

 

A nivel biotecnológico llegar a conocer qué genes se inducen o reprimen al realizar un determinado tratamiento de recubrimiento de semillas es de crucial importancia. De esta forma, se puede delimitar sobre qué genes se puede actuar para obtener los mismos resultados cultivando plantas modificadas genéticamente. Actualmente ya se conocen muchos de estos genes y se sabe que están relacionados principalmente con la defensa frente a estreses de tipo abiótico y de inducción de la germinación. Sin embargo, en la práctica, a nivel biotecnológico está en auge la modificación genética de la cubierta de las semillas para obtener un beneficio directo o indirecto. Pero, ¿cuál es el potencial  biotecnológico de transformar las plantas genéticamente a nivel de su cubierta? Ciertamente, el potencial de esta idea es muy elevado, aunque se requiere de un mayor conocimiento para que se produzca un incremento de su aplicabilidad. Algunos ejemplos de mejoras directas conseguidas modificando las cubiertas de las semillas son el incremento en la producción de enzimas lignolíticas como las peroxidasas o lacasas ampliamente utilizadas en el sector industrial como el blanqueo del papel, el tratamiento de aguas residuales, la remediación de suelos, el acondicionamiento de alimentos, etc. En nutrición animal, por ejemplo, la modificación genética de la cobertura en soja permite incrementar su calidad nutricional al favorecerse la síntesis de enzimas o compuestos que ayudan a la digestión (por ejemplo, las fitasas facilitan la asimilabilidad del fósforo contenido en la materia orgánica), y el incremento en la producción de ciertos nutrientes o sustancias con propiedades antibióticas. De esta forma, la sobreexpresión de ciertos genes o su introducción por Ingeniería Genética puede permitir favorecer la germinación y/o desarrollo de las plántulas; así como, de priorizar o facilitar ciertos procesos metabólicos con la producción de ciertas sustancias que puedan ser de interés protegiendo frente a estreses de tipo biótico o abiótico, la producción de sustancias a nivel industrial, o incrementar la asimilabilidad y/o valor nutritivo de las semillas producidas. En este sentido, se abre un abanico de posibilidades enorme y de elevado interés explotando aquellos genes que se expresan específicamente en la cubierta de las semillas. Si bien, se deben superar las limitaciones legales que actualmente limitan el uso de ciertas técnicas biotecnológicas en la obtención de plantas modificadas genéticamente en Europa para que estas estrategias puedan desarrollarse con todo su potencial.

 

 



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Por J. M. Mulet
Publicado el ⌚ 26 julio, 2019
Categoría(s): ✓ Ricardo Gil • Semillas
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